《科學通報》2025年第9期出版“面向未來發(fā)展的動力電池和儲能電池專輯”，歡迎關注！
電池由正極、負極和電解質(zhì)等組成. 基于正負極活性材料中化學能與電能的相互轉(zhuǎn)換, 電池可實現(xiàn)充電和放電過程中能量的儲存與釋放, 被廣泛應用于消費電子產(chǎn)品、電動交通工具、可再生能源儲存、電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)、軍事和航空航天等領域. 隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展, 具有高能量密度、高安全性等特點的動力電池和安全環(huán)保、成本低廉的儲能電池已成為未來能源技術發(fā)展的重要方向, 在推動能源革命和支撐能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著日益重要的作用.
電池技術的持續(xù)進步依賴于關鍵電池材料的設計調(diào)控和性能提升. 近年來, 科技工作者致力于關鍵電極材料設計、新型功能電解質(zhì)開發(fā)、電池反應機理探索和失效機制分析等方面的研究, 發(fā)展了高比能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰-氧氣電池和水系鋅離子電池、銅電池、液流電池等電池體系, 在動力電池和儲能電池領域取得了一系列突破性進展. 為了集中展示我國在動力電池和儲能電池領域的研究成果, 推動電池技術的進一步發(fā)展, 促進同行之間學術思想的碰撞, 《科學通報》組織出版“面向未來發(fā)展的動力電池和儲能電池”專輯. 本專輯特邀領域內(nèi)多位學者撰文, 涵蓋了從電池材料設計到體系優(yōu)化和機理分析的最新成果 [ 1 ~ 13 ] .
圍繞高比容量正極材料設計, 周豪慎/曹鑫/喬羽團隊 [1] 結(jié)合他們的研究成果, 總結(jié)了基于氧陰離子電荷補償機制的鋰離子電池富鋰層狀正極在結(jié)構(gòu)設計領域的改性研究, 以及基于氧化物-過氧化物可逆轉(zhuǎn)化的封閉鋰氧電池; 胡勇勝團隊 [2] 系統(tǒng)總結(jié)了從富鋰錳基材料到鈉基層狀氧化物的氧變價機理研究進展, 探討了氧變價正極材料在實際應用中面臨的關鍵問題; 王永剛課題組 [11] 全面探究了不同電荷載體對醌類化合物芘-4,5,9,10-四酮電極電化學性能的影響, 為有機電極材料的設計提供了新思路; 付永柱課題組 [3] 綜述了含雜原子的有機硫化物作為可充電電池正極材料的反應機理和電化學性能. 何平課題組 [4] 總結(jié)了鋰-二氧化碳電池的反應路徑和提升電池性能的可行性策略.
在新型功能電解質(zhì)開發(fā)方面, 陳人杰課題組 [12] 使用乙基碘化胺作為鋰-氧氣電池的液相添加劑, 實現(xiàn)了放電產(chǎn)物的溶劑相生長和固體電解質(zhì)界面的原位構(gòu)筑, 為篩選高性能鋰-氧氣電池多功能氧化還原介質(zhì)提供了新的方法參考; 余彥課題組 [13] 在鈉金屬電池常規(guī)醚類電解液中加入了LiClO4添加劑, 開發(fā)了基于靜電屏蔽效應的鈉金屬電池低溫電解液, 為發(fā)展低溫鈉金屬電池提供了新策略; 湯衛(wèi)平課題組 [5] 詳細總結(jié)了典型氧化物系鋰離子固態(tài)電解質(zhì)的研究進展, 并對其優(yōu)缺點進行了綜合比較; 許曉雄團隊 [6] 深入剖析了鋰二次電池體系傳統(tǒng)有機液態(tài)電解液、混合固液電解質(zhì)、純固體電解質(zhì)的特點、產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展機遇.
面向未來能源存儲和先進表征與模擬技術發(fā)展, 李亮課題組 [7] 分別從銅正極和銅負極的角度全面綜述了水系銅電池的研究進展及其在未來能源存儲領域的重要作用; 李先鋒課題組 [8] 綜述了面向長時儲能的無機和有機液流電池技術的發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向, 指出了實現(xiàn)液流儲能高效利用的有效策略; 潘慧霖課題組 [9] 總結(jié)了水系鋅離子電池負極界面雙電層結(jié)構(gòu)的調(diào)控策略和先進表征技術; 尉海軍課題組 [10] 總結(jié)了相場模擬在鋰離子電池微區(qū)結(jié)構(gòu)失效分析中的研究進展, 并展望了相場方法在電池關鍵材料微區(qū)結(jié)構(gòu)設計與演化方面的應用前景.
由于本專輯的篇幅有限, 我們無法列出動力電池和儲能電池領域的所有最新進展. 希望本專輯能夠為相關研究者提供有益的借鑒和啟發(fā), 促進電池技術研究的進步, 推動電池體系的科學創(chuàng)新與技術突破. 最后, 感謝所有作者、審稿人和編輯人員的辛勤工作與貢獻.
專輯特邀編輯
周豪慎南京大學教授. 研究方向為物理化學與能源化學. 長期致力于電化學能量轉(zhuǎn)換與存儲的物理化學基礎和應用研究, 在高比能電池體系設計、界面電化學反應機制和電極材料構(gòu)筑領域作出了創(chuàng)新性和系統(tǒng)性的科學貢獻.
參考文獻
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